Rapport Projet Station de Traitement - Modèle [PDF]

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Projet Station de traitement

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SOMMAIRE INTRODUCTION I- Evaluation des besoins : 1) 2)

Données du Projet Exploitation des données

II- Les Unités de Captage : 1) 2) 3)

Prise Conception de la grille Conduite d’Amenée

III- Pompage : 1) 2) 3)

Volume du puits brut Conduite de refoulement Choix des Pompes

IV- Unité de Traitement : 1) 2) 3) 4) 5)

Coagulateur Floculateur Décanteur Filtration Désinfection:

CONCLUSION

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INTRODUCTION L’eau est une denrée présente de façon prépondérante, elle présente près des ¾ de la surface de terre. Mais malheureusement seule une portion minime de cette eau est directement utilisable pour la consommation. Le reste doit subir un traitement plus ou moins coûteux, cela dépend de la l’état de l’eau capté, avant de devenir potable. Par exemple l’eau de mer qui subit un dessalement est plus coûteuse qu’une eau directement puisé au niveau d’une source. L’eau potable suit un parcours strict avant de parvenir au robinet du consommateur. En effet suite au captage, elle subit d’abord un prétraitement suivi du traitement et finalement de la distribution. L’ensemble de ces étapes s’effectue sous l’œil impassible

d’un certain nombre de contrôleur ; dans le cas du Maroc ces

acteurs sont surtout l’ONEP, les régies de distribution et les ministères concernés. Les études effectués dans le sens du traitement de l’eau, pour desservir les populations entrant dans le rayon d’influence de la station, doivent tenir compte de plusieurs paramètres comme l’année projection, la poussée démographique, l’évolution des dotations, l’évolution des industries… Notre objectif dans ce projet est la conception d’une station de traitement.

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POPULATION & CONSOMMATION 1) Données du projet : Notre but dans ce projet est de concevoir une usine de station de traitement d’eau potable pour le compte de la municipalité X. La population actuelle en 2009 est donnée suite aux recensements qu’y ont fait. Cette municipalité se propose de construire une usine de traitement d’eau pour répondre au besoin de son développement résidentiel, commercial, industriel et touristique. Les recherches en eau souterraine se sont avéré non concluante par conséquent l’alimentation de cette agglomération se fera à partir de la rivière Y.

a)

Evolution de la population :

La population d’une agglomération varie dans le temps et le problème qui se pose est celui de la prévision des besoins pour un horizon se situant à 20 ou 25 ans environ. Chaque agglomération a sa vie propre, qui peut éventuellement être modifiée par une planification volontariste (schéma d’aménagement et d’urbanisme) dont il faut tenir compte. Néanmoins, l’inertie des faits sociaux conduit à inscrire l’évolution dans un phénomène qui se prête à l’analyse statistique. Ces données sont recueillies à l’aide de la municipalité locale et les ministères concernés. Année 1940 1943 1947 1955 1960 1970 1975 1980 1985 1990 2009 Population (en 10^3 hab.) 120 131 122 125 128 143 160 188 192 209 239

b)

Evolution de la consommation domestique : La consommation de la population a été quantifiée par l’ONEP. Elle se

présente comme suit : Année 1960 1965 1970 1975 1990 2000 consommation domestique (l/j/hab) 110 115 120 150 160 170

c)

Evolution de la consommation commerciale : Actuellement, représente 3% de la consommation domestique. Et se basant

sur les prospectives du plan d’aménagement de la zone étudiée, on suppose qu’en

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l’an 2050 la consommation commerciale de la région atteindra les 6.5% de la consommation domestique, donc, il est possible de prévoir une progression linéaire.

d)

Evolution de la consommation industrielle : Actuellement, elle représente 7% de la consommation domestique, et en se

basant toujours sur les prospectives de l’aménagement, on envisage à ce que la progression se fasse de 1% tous les 5 ans.

e)

Evolution de la consommation touristique : Actuellement, aucune activité touristique n’est prise en considération. Mais les

prévisions, indiquent qu’elles atteindraient 8% en 2050 suivant une progression linéaire.

f)

Données concernant l’eau de l’oued Y : Les caractéristiques de l’eau qui nous sont fournies vont servir à la conception

préliminaire des installations de traitement. En effet ces données se sont que des concentrations moyennes alors que pour l’utilisation effective des installations se fait en utilisant les données fournies le jour le jour.

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5 Aspect Odeur Saveur Couleur Température de l’eau Température ambiante PH MES Turbidité Conductivité 2+ Ca 2+ Fe (Fe ) 2+ Mn (Mn ) 2+ Zn (Zn ) 2+ Cu (Cu ) Cl NO 2 NO 3 2SO4 Dureté totale Dureté calcique Coliformes E. Coli Clostridium

Clair __ Légère __ 20°C 22°C 8.7 1000 mg/l 38 JTU 2200 mho 300 mg/l 3 mg/l 1 mg/l 5 mg/l 0.02 mg/l 750 mg/l 0.3 mg/l 65 mg/l 600 mg/l 45°F 35°F 1100 MPN 1100 MPN 145 MPN

2) Analyse et utilisation des données : a)

Estimation de la population :

Pour estimer la population de la région étudiée sur des projections futures, on combinera deux méthodes.

 Méthode Arithmétique : On a procédé par le calcul d’une moyenne des taux de croissance des années qui sont donnés par les services spécialisés et on a trouvé le taux moyen suivant : αmoy=1, 35% Ce calcul a été fait à l’aide de la formule suivante :

PN= (1+α)n-0 P0 Le tableau des populations présentant la croissance de population à l’aide de cette approche est le suivant :

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La population moyenne : Année 2009 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Moyenne de pop(10^3hab) 220 222 233 244 255 267 280 292 305 319

Ces données ci-dessus vont être utilisées comme population moyenne et vont être utilisé pour calculer les besoins en eau qui vont nous donner le débit de pointe qu’on cherche.

b)

Estimation de la consommation :

L’évolution des consommations des différents secteurs d’activité a été calculée en considérant les hypothèses évoquées précédemment : Année 2009 2010 2015 2020 Moyenne de pop(10^3hab) 220 222 233 244 Dotation domestique (l/hab/j) 179 180 185 190 Débit moyen cons dom (l/s) 456 463 499 537 %cons act comm%dom 3 3,09 3,53 3,96 Dot de l'act comm(l/hab/j) 5 6 7 8 Debit act comm (l/s) 14 14 18 21 %cons indu%dom 7 7 8 9 cons indus(l/hab/j) 12,53 12,6 14,8 17,1 Débit act indus x10 3 (l/s) 32 32 40 48 %cons act touri%dom 0 0,2 1,2 2,2 Dot touris (l/hab/j) 0 0,4 2,2 4,2 Debit act touris (l/s) 0 1 6 12 somme des débits (l/s) 501 510 562 618 Débit Totale avec pertes (l/s) 557 567 625 686 Q( m^3/s) 0,56 0,57 0,62 0,69

2025 2030 2035 2040 2045 2050 255 267 280 292 305 319 195 200 205 210 215 220 577 619 663 710 760 813 4,40 4,84 5,28 5,71 6,15 6,5 9 10 11 12 13 14 25 30 35 41 47 53 10 11 12 13 14 15 19,5 22 24,6 27,3 30,1 33 58 68 80 92 106 122 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 6,2 8,4 10,7 13,0 15,5 18,0 18 26 34 44 55 67 678 743 812 887 968 1054 753 825 903 986 1076 1171 0,75 0,83 0,90 0,99 1,08 1,17

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LES UNITES DE CAPTAGE 1)

La prise :

Une étude détaillée le long du cours d’eau et sur plusieurs sections droites ainsi qu’un relevé des rejets polluants en amont permettront de choisir le point de prise et le mode de prise (milieu) entraînant le moins de débit solide et de pollution. Dans le cas de prise dans un réservoir naturel ou artificiel, l’endroit et la profondeur de prise devront pouvoir être choisis en cours d’année pour tenir compte des phénomènes limnologiques modifiant localement ou par strates la qualité des eaux stockées. La prise dont l’élément de conception est un élément de génie civil aura une section rectangulaire pour faciliter le raccordement avec le puits d’eau brute. La vitesse de circulation de l’eau dans la canalisation doit être comprise entre une valeur minimale 0.3 m/s (pour éviter la décantation des particules) et une valeur maximale 0.6 m/s (0.8m/s vitesse admissible) (pour qu’il n’y ait pas de turbulence, et éviter l’érosion de la canalisation). On calcule alors les sections maximales et minimales correspondantes à des débits maximaux et minimaux et pour les vitesses extrêmes. On doit choisir une surface S = Q/v de sorte à satisfaire la condition : 0.3 m3/s < v < 0.8 m3/s

(0.8m/s vitesse admissible)

Le tableau suivant résume le calcul des vitesses et la section adoptée : Année Débit Totale (m^3/s) V min (m/s) V max (m/s) Smax (m²) Smin (m²) S adopté (m²) V associé (m/s) V admissible (m/s)

2009 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

0,56 0,3 0,8 1,86 0,70 1,8 0,31 0,8

0,57 0,3 0,8 1,89 0,71 1,8 0,32 0,8

0,62 0,3 0,8 2,08 0,78 1,8 0,35 0,8

0,69 0,3 0,8 2,29 0,86 1,8 0,38 0,8

0,75 0,3 0,8 2,51 0,94 1,8 0,42 0,8

0,83 0,3 0,8 2,75 1,03 1,8 0,46 0,8

0,90 0,3 0,8 3,01 1,13 1,8 0,50 0,8

0,99 0,3 0,8 3,29 1,23 1,8 0,55 0,8

1,08 0,3 0,8 3,59 1,34 1,8 0,60 0,8

1,17 0,3 0,8 3,90 1,46 1,8 0,65 0,8

Toutes les vitesses vérifient la condition, donc la section est acceptable.

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8 Dimensions choisies :

Hauteur : 1 m Largeur : 1,8 m

2)

Conception de la grille :

Ils arrêtent mécaniquement les corps flottants grossiers d’une dimension supérieure à celle des mailles ou à l’espacement des barreaux. On choisit une grille rectangulaire avec des barres d’acier de section circulaire de diamètre égal à 1 cm avec un espacement entre les barres de 2 cm et une inclinaison de 45° (nettoyage mécanique). Puisque la grille est inclinée de  = 45°, alors sa section est égale à :

S grille 

S  2,12 m² sin 

 Nombre de barres verticales : Soit :  e = espacement entre deux barres : e=2cm  D= diamètre d’une barre : D=1cm  N= nombre de barres verticales On aura donc : L=(N-1)*e +N*D L= N*e + N*D –e  N= (L+e)/(e+D) AN : N= (180+2)/(2+1)=182/3= 60

 D’où on a 60 barres verticales  Nombre de Barres horizontales : De même l= N*D + (N-1)*e

 N= (l+e)/(D+e)

AN : N= (118+2)/3 =120/3 = 40

 D’où 40 barres horizontales.  On aura alors besoin de 40 barres horizontales placées sur 1.18 m, espacées de 2cm entre elles et ayant 1cm de diamètre et de 60 barres verticales de 1 cm de diamètre, espacées de 2 cm et disposées sur une longueur de 1.80m. N.B : les barres verticales seront soudées en arrière des barres horizontales afin de faciliter le nettoyage mécanique.

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Pertes de charge au niveau de la grille : Ces pertes sont calculées à l’aide de la formule suivante :

e H ( ) b

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hv. sin 

hv v² 2g

Avec :  H = pertes de charge en mètre.  β = coefficient hydrodynamique de forme des barres ; pour des barres circulaires :   1.79  e = épaisseur des barres ; e = Φ = 1cm.  b = espacement entre deux barres ; b = 2cm.  



= inclinaison de la grille ;  = 45°

hv 

v² 2g

(on prend g =9.81m²/s)

Les résultats sont résumés dans le tableau suivant :

Année 2009 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 V associé (m/s) 0,31 0,32 0,35 0,38 0,42 0,46 0,50 0,55 0,60 0,65 pdc à travers la grille (m) 0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,006 0,008 0,009 0,011 0,013

3)

Conduite d’amenée :

La conduite d’amenée sera une vase communiquant entre le puits d’eau brute et la rivière. Elle doit alimenter le puits par gravité ; pour ce faire, on doit prévoir une pente de 2.5 ‰ pour éviter le dépôt de sédiments dans la conduite dans les points bas et l’accumulation d’air dans les points hauts. On prévoit une longueur de la conduite L = 40 m. La vitesse de conception doit satisfaire aux conditions suivantes : 0.3 m/s < v < 0.8 m/s (souhaitable) 0.3 m/s < v < 1.2 m/s (admissible)

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On choisit un diamètre de 1200 mm et on vérifie les conditions de vitesse. Le tableau suivant résume les calculs faits : Longueur de conduite (m)

Diamètre conduite (mm)

surface Conduite (m²/s)

Q(m^3/s)

V m/s

Vmin (m/s)

V max (m/s)

40 40

1200 1200

1,13 1,13

0,5421 0,5829

0,48 0,52

0,3 0,3

1,2 1,2

40 40 40 40 40 40 40

1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200

1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13

0,6535 0,6932 0,8184 0,9146 1,0210 1,1388 1,2690

0,58 0,61 0,72 0,81 0,90 1,01 1,12

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

D’après ce tableau, le diamètre choisi vérifie les conditions de vitesse, pourtant le choix d’un diamètre inférieur ne permet pas cette vérification. Donc le diamètre de la conduite d’amenée est :

.

D=1200 mm

Pertes de charge à travers la conduite d’amenée : Ces pertes sont calculées à l’aide de la formule SCIMEMI: 1

0.56 Q i(m/m)( 2.68) 48.3 D

Le tableau suivant résume les calculs faits : Q (m^3/s) 0,5421 0,5829 0,6535

i

(m/m)

Pdc

(m)

0,000137749 0,000156844 0,000192326

0,00550995 0,00627375 0,00769303

0,6932

0,000213705

0,0085482

0,8184 0,9146

0,0002875 0,000350569

0,01150001 0,01402274

1,0210 1,1388 1,2690

0,00042671 0,000518563 0,000629193

0,0170684 0,02074252 0,02516773

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.

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ETUDE DE POMPAGE 1) Volume du puit: Le puits d’eau brut est conçu pour une autonomie de pompage de 20 minutes, le volume du puits est alors égal :

Vp = Q2050 x tA = 1,17 x 20 x 60 = 1404 m3 Les contraintes auxquelles nous sommes confronté sont doubles :  Contraintes sur la hauteur : vis à vis des crues, du NPSHdisp et NPSHrequis.  Contrainte sur la surface de pompage : espace utile pour toutes les pompes Après avoir déterminé, par la suite, la surface occupée par la somme des pompes utilisées e*L on trouvera la profondeur du puits.

2) Conduite de refoulement : Sert à canaliser l’eau de son niveau bas, dans le puits, jusqu’au réservoir de stockage, le dimensionnement de cette conduite peut se faire par plusieurs méthode.

1) Méthode de Vibert : L’expression du diamètre économique par cette méthode est la suivante :

Déco=1.456*((n*E/F)^0.154)*(Q^ 0.46) Avec : n=24 heures : temps de pompage, E= prix du KWh=0.8DH/KWh F=prix du Kg de fonte : 200  1.46DH/Kg ;

1000 1.16DH/Kg

Diamètre mm

Prix du Kg

coefficient dematite

prix kg fonte(F)

nbre d h pompage

prix du KWh (dh/kWh)

200 1000 Moyenne

1,46 1,16

1,25 2,33

1,83 2,7

24 24

0, 8 0, 8

Q produit

1,2690 1,2690

1,388690066

200  1.25Kg

;

1000 2.33Kg

Donc le diamètre qu’on peut prendre est :

D=1400 mm

.

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diamètre économique (m)

1,430266206 1,347113925

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2) Par la méthode de BRESS. Il y’a 2 deux types de résolution :

Deco1,5 Q

Une approche par

étude basée sur une étude économique qui tient compte des frais d’investissement, d’entretient et d’amortissement. Pour notre pompe, le choix se fait par une optimisation entre les frais d’amortissement et ceux d’exploitation. En effet, l’augmentation des diamètres fait augmenter les frais d’investissement mais réduit les frais d’entretien et d’exploitation. Frais d’amortissement : Ils sont exprimés par l’Annuité A : Soit i le taux d’actualisation égal à 8% pour notre projet Da est le prix global d’investissement = prix global de la conduite.

A Da

i

40

1(1i)

Frais d’exploitation : Nous donne une idée sur le coût d’énergie du fonctionnement,pour cela on détermine les paramètres suivants : Hm Hg H

H iL

les pertes de charge unitaires i : les pertes de charge totales ΔH :( Hg  24m) La hauteur manométrique de refoulement Hm :

On définit la puissance P par son expression où η=0,6 est le rendement de la pompe et :

 103Kg m3 g9.81m s² ainsi :

P  g

QH



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Les tableaux qui suivent résument l’ensemble de ces coûts, où on cherchera l’optimum :

 Frais d’investissement : Diamètre

prix (dh/ml)

longueur(m)

prix(dh)

800 900 1000 1100 1200

870 960 1050 1180 1450

262 262 262 262 262

227940 251520 275100 309160 379900

taux d'actualisation 8% 8% 8% 8% 8%

1000

1100

annuité (A) 19115,0852 21092,5078 23069,9304 25926,2075 31858,4754

 Frais d’exploitation : Diamètre

800

Longueur Q prod pdc unitaire i(m/m) pdc total (m) Hauteur géométrique Hauteur manométrique de pompage consommation électrique (KWh/ans) Coût ENERGETIQUE (dirhams) coût total (Dh) Diamètre éco

900

1200

262

262

262

262

262

1,2690

1,2690

1,2690

1,2690

1,2690

0,004380328

0,002492902

0,001505646

0,000954178

0,00062919

1,147645811

0,653140356

0,394479321

0,249994629

0,16484866

29,1

29,1

29,1

29,1

29,1

30,24764581

29,75314036

29,49447932

29,34999463

29,2648487

5 497 756

5 407 875

5 360 861

5 334 600

5 319 124

4 398 204

4 326 300

4 288 689

4 267 680

4 255 299

4 417 320

4 347 393

4 311 759

4 293 606

4 287 158

1200

Diamètre économique :

D=1200 mm

Vérification des vitesses : les vitesses doivent être comprises entre 0.5 et 2.5 m/s ; Vu que le DN1200 ne vérifie pa les conditions de vitesses, j’ai opté pour le DN1100.

Année Qbesoin (L/s) DIAMETRE VITESSE (m/s)

2006 542,1

2011 582,9

2016 653,4

2021 693,2

2026 818,4

2031 914,5

2036 1021,1

2041 1138,7

2046 1269,1

1100 0,570

1100 0,613

1100 0,687

1100 0,729

1100 0,861

1100 0,962

1100 1,074

1100 1,198

1100 1,335

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3) Choix de pompes : a) Procédure de choix des pompes : Il s’agit des pompes submergées à axe horizontal entrainées par des moteurs électriques. NB : le choix des pompes dépend des paramètres tels que : le débit de conception : Q2050 = 1,17 m3/s le NPSH : Net Positive Section Head la hauteur manométrique totale dont dépend le diamètre économique (Hm = 29,21). la hauteur d’aspiration de la pompe : Ha = 7m Procédure : Hm = 29.21 m, ce qui correspond, d’après le catalogue de la pompe à un débit pompé de 400m3/h ;

Qp = 400m3/h

Remarque : pour le choix d’une pompe, on calcule le NPSH disponible et on compare au NPSH requis (sur catalogue) , d’après la relation : NPSHdisp = 10.09 – (Ha + Jas) Dans ce cas présent on a : NPSHdisp = 10.09 -7 - Jas. (Car

Ha = 6+0.2+0.3+0.5 = 7m ).

b) Calcul du diamètre de la conduite d’aspiration : la vitesse d’aspiration est de : V= 1m/s le débit de pompage est de : Qp = 400m3/h Alors le diamètre de la conduite s’exprime par la relation : D = ((4*Q)/(V*π)0.5

→

D = 0.376m

Donc la conduite normalisée la plus proche est Ø400mm.

c) Calcul de la perte de charge d’aspiration :

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15 Elle se calcule par la formule suivante :

¼ *D*i = (  +ß/D)*V2 Avec :

 = 253.5*10-6 ß = 6.47*10-6 D = diamètre normalisé = 400mm V = vitesse = 1m/s. i = perte de charge unitaire.

Tout calcul fait on trouve :

i = 2.69.10-3

Ainsi la perte de charge totale d’aspiration Ja est :

J=i*L

C’est à dire que : Ja = 7 * 2.69.10-3 = 0.0188m ; Ja = 0.0188 m.

d) Vérification du NPSH : En nous réferant au catalogue, le NPSH assuré par le constructeur de la pompe ; c’est à dire le NPSH requis est alors exprimer par : NPSHrequis = 2 ,9 m. Or il faut : NPSHdisp > NPSHrequis. Et

NPSHdisp = 10.09 - (Ha + Ja) = 10.09 -7-Ja = 3.09m

D’où

NPSHdisp = 3.07 m

Alors, la condition ci-dessus imposée est bien satisfaite. Ce qui implique l’absence de tout problème d’excavation.

4) Gestion des pompes : Vu le nombre de pompes dont on dispose avec un débit unitaire de 400m3/h, il sera alors intéressant de pouvoir bien profiter de celles-ci. D’où la gestion à effectuer . Pour ce faire, on établira dans le tableau ci-dessous, pour année à venir, les débits pompés, la vitesse dans la conduite de refoulement, ainsi que les nombres de pompes de rechange.

_________GENIE ENVIRONNEMENT-GENIE CIVIL- ________

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RMQ : la durée de vie d’une pompe est de 15 ans. on doit toujours prévoir 2 pompes supplémentaires dont : - l’une servira comme pompe en veilleuse - l’autre comme pompe diesel de secours. Année

2009 2010

Qbesoin (m^3/s) Débit Totale (m^3/h)

2005 2041

0,56

0,57

2015 2020 2025

0,62

0,69

2030

0,75

0,83

2248 2471 2712

2971

2035 2040 2045

0,90

0,99

1,08

3250 3550 3872

2050

1,17 4216

Nombre de pompes

6

6

6

7

7

8

9

9

10

11

Débit pompé (m^3/s)

0,67

0,67

0,67

0,78

0,78

0,89

1

1

1,11

1,22

Vitesse de refoulement

0,85

0,85

0,85

0,99

0,99

1,13

1,27

1,27

1,42

1,56

durée de pompage

20,05 20,41 22,48 21,18 23,25 22,28 21,67 23,67 23,23 23,00

nombre de pompes à remplacer

0

0

0

nombre de pompes à ajouter

0

0

0

0 1

6

0

1

6

1

1

0

1

1

0

1

1

Remarques : Afin d’assurer un refoulement permanent du système de pompage, il est nécessaire de prévoir deux (2) pompes de secours comme précédemment signalé, en cas de rupture d’électricité, ou pour une éventuelle réparation des autres pompes. Soit un total de14 pompes.

5) Disposition des pompes D’après les caractéristiques des pompes, le catalogue n°2 donne une longueur maximale de 1.6 m et une largeur maximale de 0.89m.

a) Surface occupée par une pompe : A partir des données ci-dessus, on peut calculer la surface occupée par chacune des pompes. S = L*l = 1.6*0.89 = 1.424 m2 donc la surface ‘une pompe est de S = 1.424m2

b) Disposition des pompes sur la dalle : _________GENIE ENVIRONNEMENT-GENIE CIVIL- ________

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Pour la dispositon des pompes sur la dalle, on doit prévoir un espace de d’environ 1,2 m en long et en large, entre 2 pompes, pour des raisons de manipulation en cas de répparation des pompes. Avec les 13 pompes dont nous disposons, on aura alors la dispositon ci-dessous :

POMPE DIESEL

Pompe

POMPE DE RESERVE

Surface du puits

c) Dimensions du puit : Nous avions auparavant calculé le volume du puits qui est de V = 1522,8 m3 soit 1547 m3, on a alors : Longueur :

L =13m

Largeur

:

l = 8,5m

Hauteur

:

H = 14 m

Unité DE TRAITEMENT 1) Coagulateur : a) Objectifs de la coagulation : _________GENIE ENVIRONNEMENT-GENIE CIVIL- ________

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La coagulation a pour but la déstabilisation des colloïdes et leur agglomération ainsi que celle des particules fines en suspension. Elle agit également par adsorption sur les substances dissoutes et les grosses molécules organiques hydrophiles en suspension stable. Elle est utilisée pour la clarification, la décoloration, l’agglomération des précipités résultant d’un adoucissement calcosodique, l’amélioration de goûts et d’odeurs. Les colloïdes sont des particules qui ne décantent pas naturellement, en raison de leur grande surface spécifique et de leur très faible densité. Les colloïdes sont soumis à des forces d’attraction (de Van der Waals) et à des forces de répulsion électrostatique. Ils sont généralement chargés négativement. Afin de neutraliser cette charge des ions positifs présents dans l’eau brute ou ajoutés par le biais du coagulant viennent se coller aux colloïdes chargés négativement (couche fixe) et, au-delà, former un nuage autour du colloïde, on parle alors de double couche : la première adhère au colloïde, le potentiel (le potentiel traduit une énergie exprimée en volts) y décroît rapidement et linéairement ; la seconde est diffuse et le potentiel décroît lentement Le colloïde est caractérisé par deux potentiels : potentiel thermodynamique à la surface du colloïde E0 ; potentiel zêta au plan de cisaillement Z, c’est-à-dire Grille automatiquement à l’interface des couches. Il y a coagulation lorsque les forces ont été équilibrées de façon à annuler le potentiel zêta. Ainsi les coagulants sont le plus souvent des sels de métal trivalent (fer, aluminium) qui apportent beaucoup d’ions positifs (cations). C’est la coagulation par adsorption. On peut la distinguer de la simple coagulation électrostatique, par diminution des forces de répulsion, et de la coagulation par entraînement (captation de particules d’une suspension diluée).

c) Choix du coagulant : Les coagulants utilisés pour le traitement des eaux destinées à l’alimentation humaine doivent : être peu coûteux ; être totalement inoffensifs par eux-mêmes et par les produits qu’ils forment ; pouvoir être mis en oeuvre aisément ; pouvoir être dispersés sans difficultés ; avoir un pouvoir déstabilisant et rassemblant vis-à-vis des colloïdes hydrophiles ; avoir, par eux-mêmes ou leurs produits, un pouvoir agglomérant (collant) vis-à-vis des autres particules en suspension, et de préférence adsorbant vis-à-vis des matières organiques ; permettre la formation d’agglomérats lourds suffisamment cohérents pour résister sans être détruits à la turbulence résultant de l’écoulement des eaux dans les ouvrages de traitement. Peu de corps répondent simultanément à toutes ces conditions. Dans tous les cas, le coagulant, qui doit être très rapidement dispersé dans l’eau à traiter, réagit avec les bicarbonates, contenus dans l’eau (alcalinité) pour _________GENIE ENVIRONNEMENT-GENIE CIVIL- ________

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former un floculat d’hydroxydes métalliques de structure complexe résultant de leur tendance à la polymérisation. L’alcalinité de l’eau doit, par conséquent, être suffisante pour provoquer la décomposition du coagulant. Dans le cas contraire, on ajoute simultanément de la chaux ou, plus rarement, du carbonate de sodium. En laboratoire, le choix par comparaison entre les coagulants et la détermination du taux de traitement optimal se fait au moyen de l’essai dit de « jar test » ou essai en flacons.

c) Dimensionnement du bassin du mélangeur rapide : On a Qmax2045 = 1,22 m^3/s Qmin2045 = 0,67 m^3/s Le volume du mélangeur rapide étant définit comme suit :

V  t R  Q pompé

t

 R min

Vmin Qmax

et

t

 R max

Vmin Qmin

On a pour un coagulateur 10s  tr  30s On fixe tr=10 s G=900/s

1 1 et 100s  G  1000s

V  t R  Q pompé = 10 x 1,22=12,2 m^3 On prendra V= 12,5 m^3 V On vérifie tmin